发动机支架失效分析及改进.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.086发动机支架失效分析及改进徐萍，王化龙（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）摘要：文章从结构设计、CAE分析、铸造工艺及热处理工艺等方面对发动机支架断裂进行了失效分析，查找到了失效原因。针对失效原因进行了改进，最终取得了显著效果。关键词：发动机支架；疲劳断裂；铸造；正火；CAE中图分类号：U464文献标识码：A文章编号：1671-7988(2016)08-251-03Failureanalysisandimprovementofe

2、nginesupportXuPing,WangHualong(ShaanxiHeavyAutomobileCo.LTD,ShaanxiXi'an710200)Abstract:Fromthestructuredesign,CAEanalysis,castingprocessandheattreatmentprocessandotheraspectsofthefailureanalysisofenginebracketfracture,wefindoutthecausesoffailure.Thefailure

3、causeswereimproved,andtheremarkableresultswereachieved.Keywords:enginesupport;fatiguefracture;casting;normalizing;CAECLCNO.:U464DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)08-251-03引言1、失效分析市场反馈，某重卡车型发动机支架失效问题频发。调查1.1理化检验发现，发动机支架一端通过四条螺栓与发动机相连，一端通1.1.1断裂位置及宏观断口观察

4、过减震垫固定在车架纵梁上。发动机支架断裂后，将严重影响发动机悬置系统稳定性。通过对售后数据的分类统计表明，发动机支架断裂频高发于使用第3个月，首次故障里程在4万公里，属车辆早期多发故障之一。图3失效件外观对随机抽取的2件失效件外观观察，断裂位置均位于发动机支架与减震器垫连接安装面附近、发动机支架弯曲处，断裂面与支架肋板底面大致垂直，表面均有轻微氧化锈蚀。断裂表面外观呈多源疲劳特征，裂纹源在零件筋板一侧，源区附近多条台阶状起裂棱，说明该处应力较集中；扩展区具有明显的贝纹线特征，支架安装面上方为最终瞬断区。图1发

5、动机支架断裂位置图2发动机支架装配示意图其中1#断裂面沿着支架宽度方向中心处，可见明显的长条状（约9*1.5mm）、圆孔形（约￠4mm）缩孔铸造缺陷，作者简介：徐萍（1984-），女，中级工程师，就职于陕西重型汽车2#断裂面亦可见明显缩孔；两断裂零件断口疲劳源附近表面有限公司，主要从事质量改进工作。2016年第8期徐萍等：发动机支架失效分析及改进252均未发现明显的磕碰、挤压等机械损伤。恰为断裂位置处。从工艺角度分析，设置冒口目的是要消除1.1.2尺寸检查缩孔，但必须估计到随之而来的负面影响，即构成工艺热节对

6、两件失效件关键尺寸进行检查，均与图纸要求相符合。和冒口颈处的砂尖角。故障件的断裂口反映出冒口未对铸件1.1.3硬度检验起到补缩作用，反而使得热流在此处淤塞形成热节缩孔或冒[1]沿断裂件断口附近支架宽度方向取样测量，两失效件表口颈缩孔。面硬度平均值分别为169HBW5/750和170HBW5/750。1.3CAE分析1.1.4化学成分通过CAE分析7种工况模拟条件，结果表明，Z向受力对断裂的发动机支架化学成分分析见表1，结果表明，最大（上、下方向承重点），分析最大受力点与断裂位置一致，失效件材料化学成分均符合Z

7、G270-500。为零件承重的弯矩最大处；在工况1时静态安全因子最小为表1断裂件化学成分（w，%）1.955，其他工况下静态安全因子集中在2-3之间。综合零件装配位置，断裂处恰为背板与安装面过渡变截面区，无圆弧过渡，应力较为集中；且筋板宽度仅为10mm，该处承载车辆运行过程的震动，为弯矩最大处，其有效承载力截1.1.5组织面积相对较小，二者综合产生应力集中，造成最终疲劳断裂。沿断裂件断口附近取样观察，两件失效件金相组织均为2、整改措施铁素体+珠光体+残余铸态组织，为非正常正火组织，说明零件热处理不良。2.1结

8、构优化针对支架背板结构斜筋与安装面连接处有效承载力截面积相对小，过渡圆弧不明显，对此处结构进行优化，加强背板上的加强筋，通过大圆弧过渡，提高力学性能，同时有效减小该处应力集中。图4断裂件金相组织理化结果表明：失效支架尺寸、化学成分符合要求，但正火不良。1.2生产过程调查A、支架背板加强B、增加圆弧过渡C、加强筋图7改进前、后示意对比图2.2CAE分析对改进后结构进行模拟分析，对比原结构，改进前后支架